CN107311687A - 一种利用废物制备的轻质陶粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用废物制备的轻质陶粒，所述轻质陶粒主要由下述重量百分比的原料制成：膨润土5－10%、秸秆3－5%、粉煤灰30－50%，余量为城市污泥。本发明轻质陶粒以城市污泥、粉煤灰和秸秆等固体废物为原料制备而得，性能满足GB/T17431.1‑2010中对人造轻集料（陶粒）的指标要求。本发明为城市污泥、粉煤灰等固体废物的安全消纳提供了可靠地途径，实现了固体废物的资源化利用，有利于环境保护和生态文明建设，具有重大的经济、环境效益。

Description

一种利用废物制备的轻质陶粒及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及废物的资源化综合利用方法，尤其是一种利用废物制备的轻质陶粒及其制备方法。
背景技术
陶粒以其内部多孔、形态、成分较均一、有一定强度和坚固性，因而具有轻质、高强、孔隙率高，软化系数高、耐腐蚀，抗冻性良好、抗碱集料反应性优异、隔绝性能良好等多功能特点，被广泛应用于建材、水处理、园艺、耐火保温材料、化工、石油等部门，且应用领域越来越广。
现有的轻质陶粒多以粘土为主要原料，如申请号为CN200510010858.7的专利公开了一种轻质陶粒及其制备方法，该轻质陶粒由以下原料制成：剥离的黄粘土10－90％、剥离的红土10－90％；或剥离的黄粘土10－90％、剥离的泥灰岩10－90％；或剥离的黄粘土或红土10－90％、粉煤灰10－90％。随着生态文明建设的进行，作为陶粒制备的主要原料之一的粘土（也称作黏土）的使用受到限制，因而研究开发可以替代黏土的原料是一种新的趋势。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术缺陷，提供一种利用废物制备的轻质陶粒，其以城市污泥、粉煤灰和秸秆等固体废物为原料制备而得，性能满足GB/T17431.1-2010中对人造轻集料（陶粒）的指标要求。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种利用废物制备的轻质陶粒，所述轻质陶粒主要由下述重量百分比的原料制成：膨润土5－10%、秸秆3－5%、粉煤灰30－50%，余量为城市污泥。
上述利用废物制备的轻质陶粒的制备方法，其包括以下步骤：
1）按比例取干燥、过200目筛的各原料，加入占原料总重量25－35%的水，混合均匀后，放入造粒机中制成球形颗粒；
2）将球形颗粒放入干燥箱中于105±5℃干燥12±2h；然后放入马弗炉中于1000－1200℃焙烧即得。
具体的，步骤1）中球形颗粒的直径为10－20mm。
具体的，步骤2）中焙烧具体为：①以6－8℃/min的升温速率，由室温升至300－350℃，保温10－20min进行预热；②以6－8℃/min的升温速率升至800－900℃，保温10－20min以利于碳酸钙的分解；③以4－6℃/min的升温速率，升至焙烧温度1000－1200℃，保温10－20min；焙烧结束后随炉自然冷却至室温。
本发明轻质陶粒配方中，膨润土可用于改变泥浆的可塑性、触变性，易于成球。秸秆可以是作物秸秆，如稻草秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆等，主要是用于燃烧产生气体在陶粒内部产生气孔，增加孔隙率，使陶粒密度减小。城市污泥是污水处理厂污水处理的产物，未经恰当处理的污泥进入环境后，将给生态环境和人类的活动构成严重的威胁，是一种亟待处理的城市废物。粉煤灰是从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是当前排量较大的工业固体废物之一。随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，会对人体和环境造成严重危害。城市污泥和粉煤灰中含有SiO2、Al2O3、K2O、Na2O等与黏土相似的成分，是制备陶粒的主要原料成分。因此，将城市污泥和粉煤灰替代黏土作为陶粒制备的原材料，不失为一种可以将固体废物安全消纳且减少环境污染的可靠方法。
和现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明提供了一种废物制备轻质陶粒的方法。制备轻质陶粒所使用的原料主要为固体废物，生产成本较低；制备所得陶粒的性能满足GB/T17431.1-2010中对人造轻集料（陶粒）的指标要求，陶粒密度在800Kg/m3以下，属于建筑轻集料；
2、本发明为城市污泥、粉煤灰等固体废物的安全消纳提供了可靠地途径，实现了固体废物的资源化利用，有利于环境保护和生态文明建设，具有重大的经济、环境效益；所制备的轻质陶粒可作为建筑材料中的轻集料，有利于减少天然集料的开采，节约能源资源。
附图说明
图1为本发明轻质陶粒的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
下述实施例中，城市污泥取自某污水处理厂，秸秆选用稻草秸秆。制备所得轻质陶粒的性能测试参照GB/T17431.1-2010中对人造轻集料（陶粒）进行。
下述实施例中，原料城市污泥预先经105℃干燥、破碎、球磨后过200目方孔筛处理；粉煤灰、膨润土经105℃干燥、过200目方孔筛处理；秸秆预先经105℃干燥、粉碎、球磨后过200目方孔筛处理。
实施例1
一种利用废物制备的轻质陶粒，所述轻质陶粒主要由下述重量百分比的原料制成：膨润土5%、秸秆5%、粉煤灰40%，城市污泥50%。
上述利用废物制备的轻质陶粒的制备方法，其包括以下步骤：
1）按比例取各原料，加入占原料总重量30%的水，混合均匀后，放入造粒机中制成直径约为15mm的球形颗粒；
2）将球形颗粒放入干燥箱中于105℃干燥12h；然后放入马弗炉中以8℃/min的升温速率，由室温升至350℃，保温10min；再以8℃/min的升温速率升至850℃，保温10min；最后以5℃/min的升温速率升至1100℃，保温15min。焙烧结束后，随炉自然冷却至室温，即得轻质陶粒。
所制备的陶粒堆积密度为707Kg/m3，吸水率为1.25%。
实施例2：
一种利用废物制备的轻质陶粒，所述轻质陶粒主要由下述重量百分比的原料制成：膨润土7%、秸秆3%、粉煤灰45%，城市污泥45%。
上述利用废物制备的轻质陶粒的制备方法，其包括以下步骤：
1）按比例取各原料，加入占原料总重量32%的水，混合均匀后，放入造粒机中制成直径约为10mm的球形颗粒；
2）将球形颗粒放入干燥箱中于105℃干燥12h；然后放入马弗炉中以8℃/min的升温速率，由室温升至350℃，保温10min；再以6℃/min的升温速率升至850℃，保温10min；最后以5℃/min的升温速率升至1150℃，保温10min。焙烧结束后，随炉自然冷却至室温，即得轻质陶粒。
所制备的陶粒堆积密度为765Kg/m3，吸水率为1.03%。
实施例3：
一种利用废物制备的轻质陶粒，所述轻质陶粒主要由下述重量百分比的原料制成：膨润土10%、秸秆4%、粉煤灰30%，城市污泥56%。
上述利用废物制备的轻质陶粒的制备方法，其包括以下步骤：
1）按比例取各原料，加入占原料总重量28%的水，混合均匀后，放入造粒机中制成直径约为10mm的球形颗粒；
2）将球形颗粒放入干燥箱中于105℃干燥12h；然后放入马弗炉中以6℃/min的升温速率，由室温升至300℃，保温20min；再以6℃/min的升温速率升至800℃，保温20min；最后以5℃/min的升温速率升至1000℃，保温20min。焙烧结束后，随炉自然冷却至室温，即得轻质陶粒。
所制备的陶粒堆积密度为748Kg/m3，吸水率为1.13%。

Claims (4)

1.一种利用废物制备的轻质陶粒，其特征在于，所述轻质陶粒主要由下述重量百分比的原料制成：膨润土5－10%、秸秆3－5%、粉煤灰30－50%，余量为城市污泥。
2.权利要求1所述利用废物制备的轻质陶粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）按比例取干燥、过200目筛的各原料，加入占原料总重量25－35%的水，混合均匀后，放入造粒机中制成球形颗粒；
2）将球形颗粒于105±5℃干燥12±2h；然后于1000－1200℃焙烧即得。
3.如权利要求2所述利用废物制备的轻质陶粒的制备方法，其特征在于，步骤1）中球形颗粒的直径为10－20mm。
4.如权利要求2所述利用废物制备的轻质陶粒的制备方法，其特征在于，步骤2）中焙烧具体为：①以6－8℃/min的升温速率，由室温升至300－350℃，保温10－20min；②以6－8℃/min的升温速率升至800－900℃，保温10－20min；③以4－6℃/min的升温速率升至焙烧温度1000－1200℃，保温10－20min；焙烧结束后随炉自然冷却至室温。
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